Nghiên cứu, chế tạo mô hình hệ thống làm mát ô tô điều khiển điện tử

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG KHOA KỸ THUẬT GIAO THÔNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU, CHẾ TẠO MƠ HÌNH HỆ THỐNG LÀM MÁT Ô TÔ ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN TỬ Giảng viên hướng dẫn: ThS Mai Sơn Hải TS Nguyễn Văn Thuần Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Đăng Võ Duy Vương Mã số sinh viên: 58131889 58132056 Khánh Hòa – 2020 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG KHOA KỸ THUẬT GIAO THÔNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU, CHẾ TẠO MƠ HÌNH HỆ THỐNG LÀM MÁT Ơ TƠ ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN TỬ GVHD: ThS Mai Sơn Hải TS Nguyễn Văn Thuần SVTH: Nguyễn Văn Đăng Võ Duy Vương MSSV: 58131889 58132056 Khánh Hòa – 2020 TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG Khoa: Kỹ thuật Giao thông PHIẾU THEO DÕI TIẾN ĐỘ VÀ ĐÁNH GIÁ ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP (Dùng cho CBHD nộp báo cáo ĐATN sinh viên) Tên đề tài: Nghiên cứu, chế tạo mơ hình hệ thống làm mát điều khiển điện tử Giảng viên hướng dẫn: ThS Mai Sơn Hải TS Nguyễn Văn Thuần Sinh viên hướng dẫn: Nguyễn Văn Đăng MSSV: 58131889 Võ Duy Vương Khóa: 2016 – 2020 58132056 Ngành: Kỹ thuật Ơ tơ Lần KT Ngày Nội dung 9/3/2020 15/3/2020 Lắp đặt thiết bị 20/3/2020 Thử nghiệm, điều chỉnh 1/4/2020 Nhận xét GVHD Chuẩn bị thiết bị, làm khung Viết báo cáo Kiểm tra tiến độ Trưởng BM Ngày kiểm tra: Đ Đánh giá cơng việc hồn thành: ……….% …………… …… Được tiếp tục: Không tiếp tục: Ký tên ……………… Nhận xét chung (sau sinh viên hoàn thành ĐA/KL): ……………………………………………………………………………………….… ……………………………………………………………………………………….… Điểm hình thức:……/10 Đồng ý cho sinh viên: Điểm nội dung: ./10 Được bảo vệ: Điểm tổng kết:………/10 Khơng bảo vệ: Khánh Hịa, ngày ., tháng , năm Cán hướng dẫn (Ký ghi rõ họ tên) i TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG Khoa: Kỹ thuật Giao thông PHIẾU CHẤM ĐIỂM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP (Dành cho cán chấm phản biện) Họ tên người chấm:………………………………… Sinh viên/ nhóm sinh viên thực ĐATN Họ tên: Nguyễn Văn Đăng MSSV: 58131889 Võ Duy Vương Lớp: 58.CNOT-3 58132056 Ngành: Kỹ thuật Ô tô Tên đề tài: Nghiên cứu, chế tạo mô hình hệ thống làm mát điều khiển điện tử Nhận xét - Hình thức: - Nội dung: Điểm hình thức: /10 Điểm nội dung: /10 Đồng ý cho sinh viên: Được bảo vệ: Điểm tổng kết: /10 Khơng bảo vệ: Khánh Hịa, ngày .,tháng .,năm Cán chấm phản biện (Ký ghi rõ họ tên) ii TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG Khoa: Kỹ thuật Giao thông PHIẾU CHẤM CỦA HỘI ĐỒNG BẢO VỆ ĐATN (Dùng cho thành viên Hội đồng bảo vệ ĐATN) Họ tên thành viên HĐ: Chủ tịch: Thư ký: Ủy viên: Tên đề tài: Nghiên cứu, chế tạo mơ hình hệ thống làm mát điều khiển điện tử Họ tên sinh viên thực hiện: (1) Nguyễn Văn Đăng MSSV: 58131889 (2) Võ Duy Vương 58132056 Phần đánh giá cho điểm thành viên hội đồng (theo thang điểm 10) a) Hình thức, bố cục báo cáo (sạch, đẹp, cân đối phần,…) : ……… b) Nội dung báo cáo (thể mục tiêu, kết quả,…) : ……… c) Trình bày (đầy đủ, ngắn gọn, lưu lốt, khơng thời gian,…) : ……… d) Trả lời câu hỏi người chấm (đúng/sai) : ……… đ) Trả lời câu hỏi thành viên hội đồng (đúng/sai) : ……… e) Thái độ, cách ứng xử, mức độ tự tin : ……… g) Nắm vững nội dung đề tài :……… h) Nắm vững vấn đề liên quan đề tài :……… i) Tính sáng tạo khoa học sinh viên :……… : …… Tổng cộng Điểm trung bình cột điểm trên:……./10 (làm tròn đến số lẻ) Cán chấm điểm (Ký ghi rõ họ tên) iii LỜI CẢM ƠN Lời cho chúng em chân thành gửi lời cảm ơn tới quý Thầy, Cô Khoa Kỹ Thuật Giao Thơng nói chung mơn Kỹ Thuật Ơ tơ nói riêng trường Đại Học Nha Trang Trong q trình học tập ln dành cho chúng em điều kiện thuận lợi tốt nhất, truyền đạt trang bị cho chúng em đầy đủ kiến thức để thực đề tài tốt nghiệp hỗ trợ cho công việc sau chúng em Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy TS Nguyễn Văn Thuần Th.S Mai Sơn Hải dành nhiều thời gian hướng dẫn bảo cho chúng em có định hướng tốt trình thực đề tài Sau chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến quý Thầy Cô, bạn đồng học quan tâm thăm hỏi giúp đỡ suốt thời gian thực đề tài tốt nghiệp Chúng em xin chân thành cảm ơn! iv PHỤ LỤC Trang QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP PHIẾU THEO DÕI TIẾN ĐỘ VÀ ĐÁNH GIÁ ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP i PHIẾU CHẤM ĐIỂM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP .ii PHIẾU CHẤM CỦA HỘI ĐỒNG BẢO VỆ ĐATN iii LỜI CẢM ƠN iv PHỤ LỤC v DANH MỤC HÌNH ẢNH vii DANH MỤC BẢNG ix DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT x PHẦN MỞ ĐẦU Lời mở đầu Mục tiêu Nội dung thực Giá trị thực tiễn đề tài CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LÀM MÁT TRÊN Ô TÔ 1.1 Giới thiệu tổng quan hệ thống làm mát 1.2 Nhiệm vụ, yêu cầu hệ thống làm mát 1.2.1 Nhiệm vụ 1.2.2 Yêu cầu 1.3 Phân loại hệ thống làm mát 1.3.1 Hệ thống làm mát khơng khí 1.3.2 Hệ thống làm mát nước 1.4 Nguyên tắc hoạt động hệ thống làm mát 10 1.5 Các phận hệ thống làm mát 11 CHƯƠNG LỰA CHỌN THIẾT BỊ CHẾ TẠO MƠ HÌNH 19 2.1 Lựa chọn mạch điều khiển 19 2.1.1 Arduino Nano V3 20 2.1.2 Arduino Uno R3 21 2.1.3 Arduino Pro Mini 23 2.2 Lựa chọn hình LCD 24 v 2.3 Lựa chọn cảm biến 25 2.3.1 Cảm biến nhiệt độ DS18B20 26 2.3.2 Cảm biến nhiệt độ LM75 26 2.4 Lựa chọn quạt điện 28 2.5 Lựa chọn linh kiện điện tử phụ 28 2.5.1 Bộ mã hóa vịng quay AB 400 xung 28 2.5.2 Mạch hạ áp 29 2.6 Lựa chọn thiết bị khác 30 2.6.1 Bơm nước 30 2.6.2 Dụng cụ đun nước 31 2.7 Lập trình hệ thống xử lý 31 2.7.1 Sơ đồ mạch điện tử sơ đồ hệ thống làm mát 31 2.7.2 Nguyên lý hoạt động toàn hệ thống 33 2.7.3 Chương trình điều khiển hệ thống 33 2.8 Quy trình lắp đặt hệ thống 35 2.8.1 Lắp đặt két làm mát quạt 35 2.8.2 Lắp đặt mã hóa vịng quay AB 35 2.8.3 Lắp đặt thiết bị xử lý chung hệ thống 36 2.8.4 Lắp đặt hình LCD 36 2.8.5 Lắp đặt bảng mạch điều khiển 37 2.8.6 Lắp đặt bơm nước 38 2.8.7 Lắp đặt bình chưa nước dụng cụ đun nước 38 CHƯƠNG THỬ NGHIỆM VÀ ĐIỀU CHỈNH 39 3.1 Thử nghiệm 39 3.1.1 Yêu cầu trước thử nghiệm 39 3.1.2 Quy trình thử nghiệm 39 3.2 Điều chỉnh 42 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 42 4.1 Kết luận 44 4.2 Khuyến nghị 44 TÀI LIỆU THAM KHẢO 45 PHỤ LỤC PHỤ 46 vi DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Hệ thống làm mát khơng khí sử dụng quạt gió Hình 1.2 Hệ thống làm mát nước kiểu bốc Hình 1.3 Hệ thống làm mát nước kiểu đối lưu tự nhiên Hình 1.4 Hệ thống làm mát nước loại tuần hoàn cưỡng Hình 1.5 Hệ thống làm mát tuần hồn cưỡng hai vịng Hình 1.6 Két làm mát 12 Hình 1.7 Nắp két làm mát 12 Hình 1.8 Bơm nước 13 Hình 1.9 Van nhiệt 14 Hình 1.10 Cảm biến nhiệt độ nước làm mát 15 Hình 1.11 Sơ đồ mạch cảm biến 16 Hình 1.12 Áo nước 16 Hình 1.13 Quạt khớp chất lỏng 17 Hình 1.14 Hệ thống quạt làm mát chạy điện 18 Hình 2.1 Sơ đồ khối hệ thống 19 Hình 2.2 Arduino Nano V3 20 Hình 2.3 Bảng mạch Arduino Uno R3 22 Hình 2.4 Bảng mạch Arduino Pro Mini 23 Hình 2.5 Màn hình LCD 18062 xanh 24 Hình 2.6 Module giao tiếp I2C 25 Hình 2.7 Cảm biến nhiệt độ DS18B20 26 Hình 2.8 Cảm biến nhiệt độ LM75 27 Hình 2.9 Quạt điện 12V 28 Hình 2.10 Bộ mã hóa vịng quay AB 400 xung 29 Hình 2.11 Mạch hạ áp 30 Hình 2.12 Bơm nước nóng 8L 3M G12-ZYB 30 Hình 2.13 Dụng cụ đun nước 31 Hình 2.14 Sơ đồ khối mạch điều khiển 31 Hình 2.15 Sơ đồ khối hệ thống làm mát 33 Hình 2.16 Chương trình điều khiển mạch điều khiển 34 vii Hình 2.17 Két làm mát lắp lên mơ hình 35 Hình 2.18 Quạt làm mát lắp sau két nước 35 Hình 2.19 Bộ mã hóa vịng quay AB lắp lên mơ hình 36 Hình 2.20 Mạch điều khiển 36 Hình 2.21 Màn hình LCD lắp hộp đen 37 Hình 2.22 Hình ảnh bên LCD 37 Hình 2.23 Bảng mạch điều khiển 37 Hình 2.24 Bơm nước 38 Hình 2.25 Bên ngồi bên bình chứa nước 38 Hình 3.1 Mạch cấp nguồn 39 Hình 3.2 Bảng mạch điều khiển 40 Hình 3.3 Màn hình LCD cấp nguồn 41 Hình 3.4 Màn hình LCD hiển thị nhiệt độ nước điều kiện 41 Hình 3.5 Màn hình LCD hiển thị nhiệt độ nước điều kiện 42 Hình 3.6 Đầu cắm rắc nguồn 42 Hình 3.7 Chọn Port kết nối mạch với arduino 43 Hình 3.8 Màn hình nối tiếp 43 viii Sau hình mã hóa vịng quay lắp lên mơ hình (hình 2.19) Hình 2.19 Bộ mã hóa vịng quay AB lắp lên mơ hình 2.8.3 Lắp đặt thiết bị xử lý chung hệ thống Bộ xử lý chung hệ thống gọi chung mạch điều khiển gồm thiết bị điện tử Arduino, mạch hạ áp,… Mạch điều khiển nhận tín hiệu từ cảm biến mã hóa vịng quay để truyền tới cho thiết bị LCD, quạt Thì mạch điều khiển (hình 2.20) lắp lên mơ hình đặt phía trước két làm mát đặt hộp đen nhằm bảo vệ mạch khỏi mơi trường bên ngồi Hình 2.20 Mạch điều khiển 2.8.4 Lắp đặt hình LCD Màn hình LCD lắp đặt nắp hộp đen đựng mạch điều khiển Mặt hiển thị hình LCD lắp ngồi để giúp cho người nhìn quan sát thơng số 36 Dưới ảnh hình LCD lắp hộp đen (hình 2.21) Hình 2.21 Màn hình LCD lắp hộp đen Phía bên hình LCD dùng keo xám cố định hình với hộp đen để tránh va đập hình bị rớt (hình 2.22) Hình 2.22 Hình ảnh bên LCD 2.8.5 Lắp đặt bảng mạch điều khiển Bảng mạch điều khiển bảng ta biết chân tín hiệu thiết bị mạch điều khiển Hình 2.23 Bảng mạch điều khiển 37 2.8.6 Lắp đặt bơm nước Bơm nước đầu ta dùng ống nước nối với bình chứa nước đầu cịn lại nối với két làm mát (hình 2.24) Bơm nước đặt phía bên phải bình chứa nước Hình 2.24 Bơm nước 2.8.7 Lắp đặt bình chứa nước dụng cụ đun nước Bình chứa nước dụng cụ đun nước kết hợp chung với để dùng đun nước Ở sử dụng dụng cụ đun nước nhằm mục đích đẩy nhanh thời gian việc đun nước nhằm tiết kiệm thời gian phía bình chứa nước dùng xốp làm kín để tránh tình trạng đun nước bay làm q trình nước sơi lâu (hình 2.25) Hình 2.25 Bên ngồi bên bình chứa nước 38 CHƯƠNG THỬ NGHIỆM VÀ ĐIỀU CHỈNH 3.1 Thử nghiệm 3.1.1 Yêu cầu trước thử nghiệm - Nắm nguyên lý hoạt động, chức phận hệ thống - Mơ hình sử dụng nguồn điện ắc quy 12V - Biết sơ đồ cấu tạo mạch điện mơ hình 3.1.2 Quy trình thử nghiệm  Thử nghiệm lần 1: Bước 1: Ta cắm rắc nối mạch lại với Tiến hành cấp nguồn 12v cho mạch hoạt động Hình 3.1 Mạch cấp nguồn Bước 2: Cắm rắc dụng cụ đun nước (1 rắc cắm) để nước đạt nhiệt độ khoảng 85-90oC Bước 3: Khi nước đun sôi đến điều kiện thứ (85-94oC) bắt đầu bật công tắc bơm nước đồng thời mạch bắt đầu chạy, quạt quay với số vòng quay 1400 rpm Khi nước hạ xuống 85 oC quạt ngừng hoạt động Kết quả: Khi sử dụng dụng cụ đun nước để nước sơi thời gian đun lít nước lâu Để thực chế độ mạch lập trình nhiều thời gian không chuẩn xác Hiệu chỉnh: Lắp đặt thêm dụng cụ đun nước để rút ngắn thời gian đun nước lại  Thử nghiệm lần 2: Bước 1: Ta cắm rắc nối mạch lại với Tiến hành cấp nguồn 12v cho mạch hoạt động 39 Bước 2: Cắm rắc dụng cụ đun nước (2 rắc cắm) để nước đạt nhiệt độ khoảng 85-94oC, lúc 15 phút để đun nước Bước 3: Khi nước đun sôi đến điều kiện thức (85-94oC) bắt đầu bật công tắc bơm nước đồng thời quạt quay với số vòng quay xấp xĩ 1400 rpm, thời gian nước hạ xuống 85oC phút 30 giây, quạt ngừng hoạt động Bước 4: Tắt bơm nước tiếp tục đun nước lên đến điêu kiện thứ (nhiệt độ 95 oC), nước đạt đến 95 oC quạt bắt đầu quay với số vịng quay xấp xĩ 1800 rpm, thời gian nước hạ xuống 85oC phút, quạt ngừng hoạt động Kết quả: - Mơ hình hệ thống làm mát điều khiển điều kiện nhiệt độ (85C≤ t